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1、液壓傳動,常用網(wǎng)址： 中國液壓氣動密封工業(yè)網(wǎng) chinaptc 中華液壓網(wǎng) yeyanet 液壓氣動網(wǎng) 參考書： 機(jī)床液壓傳動章宏甲 黃誼 機(jī)工出版社 專業(yè)期刊： 機(jī)床與液壓、液壓與氣動 考核方法： 期末考試 7060% 平時（考勤、作業(yè)、提問、實(shí)驗(yàn)）3040%,緒 論,液壓傳動的定義 液壓傳動的工作原理 液壓傳動的組成 液壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn) 液壓傳動的應(yīng)用和發(fā)展 本章小結(jié),1. 液壓傳動的定義,機(jī)器組成： 原動機(jī)：電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等 傳動機(jī)構(gòu) 工作機(jī)（直接工作部分）：車床的刀架、車刀、卡盤等 傳動機(jī)構(gòu)分為： 機(jī)械傳動：如齒輪傳動 電氣傳動：（電氣控制技術(shù)） 流體傳動,流體傳動：

2、以流體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動。 液體傳動 氣體傳動 液體傳動：液體為工作介質(zhì) 液力傳動： 利用液體動能 液壓傳動： 利用液體壓力能 工作特性（兩個） 壓力取決于負(fù)載（與流入的流體多少無關(guān)） 速度取決于流量（與流體壓力大小無關(guān)）,液壓傳動的基本性質(zhì)：,1. 液壓傳動基于流體力學(xué)的帕斯卡原理 2. 在密閉容器中傳遞動力與能量 3.運(yùn)動的傳遞是按液體容積變化相等的原理 4. 工作壓力決定于負(fù)載 5.易于實(shí)現(xiàn)自鎖,2. 液壓傳動的工作原理,原理圖及簡化模型,力比例關(guān)系： p = F1/A1= W/A2 或 W/F1=A2/A1 壓力取決于負(fù)載 運(yùn)動關(guān)系： v2/v1=A1/A2 Ah

3、/t 流量 A1v1=A2v2 v=q/A 活塞的運(yùn)動速度取決于進(jìn)入液壓缸的流量,3. 液壓傳動的組成,1)動力裝置，即液壓泵，其職能是將原動機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能。其作用是向液壓系統(tǒng)提供壓力油，是液壓系統(tǒng)的動力元件。 2)執(zhí)行裝置，其職能是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。它包括液壓缸和液壓馬達(dá)。其作用是在壓力油的推動下，前者帶動負(fù)荷作直線往復(fù)運(yùn)動，后者作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 3)控制裝置，它是液壓系統(tǒng)中的各種閥類元件，如壓力閥、流量閥和方向閥等。其作用是控制系統(tǒng)中液體的壓力、流量和流動方向，以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)對力、速度、位置和運(yùn)動方向的要求。 4)輔助裝置，包括油箱、油管、管接頭、濾油器、冷卻器、蓄

4、能器、密封件和壓力表等。其作用是儲油、輸油、連接油路、過濾、冷卻、儲存能量、密封和測量壓力等。,液壓傳動裝置的組成： 動力元件 ： 將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成壓力能 液壓泵 執(zhí)行元件： 將壓力能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能 液壓缸、液壓馬達(dá) 控制調(diào)節(jié)元件：各種液壓閥 輔助元件： 除以上三種以外的其他裝置 油箱、濾油器、蓄能器等 傳動介質(zhì)： 液壓油,4. 液壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn),主要優(yōu)點(diǎn): 能方便地進(jìn)行無級調(diào)速，且調(diào)速范圍大。 功率質(zhì)量比大。 調(diào)節(jié)、控制簡單，方便，省力，易實(shí)現(xiàn)自動化控制和過載保護(hù)。 因傳動介質(zhì)為油液，故液壓元件有自我潤滑作用，使用壽命長。 液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，便于設(shè)計、制造和推廣使用。,4. 液壓傳動

5、的優(yōu)缺點(diǎn),主要缺點(diǎn)： 漏：有壓力，泄漏。不宜用在傳動比要求較嚴(yán)格的場合。 振：液壓沖擊和空穴。 熱：機(jī)械摩擦、壓力損失、泄漏損失，油液發(fā)熱、總效率降低。不宜用于遠(yuǎn)距離傳動。 液壓傳動的性能對溫度較敏感，不宜在高溫、低溫下工作。液壓傳動裝置對油液的污染較敏感，要求有良好的過濾設(shè)施。 液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時不易查找原因，不易迅速排除故障。,5. 液壓傳動的應(yīng)用和發(fā)展,應(yīng)用： 工程機(jī)械：挖掘機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī) 機(jī)床工業(yè)：組合機(jī)床、鍛壓機(jī)床 農(nóng)業(yè)機(jī)械：拖拉機(jī)、收割機(jī) 汽車工業(yè)：汽車、摩托車 冶金機(jī)械：軋鋼機(jī)、高爐 塑料機(jī)械：注塑機(jī) 灌裝機(jī)械：食品包裝機(jī)、化肥包裝機(jī) 其他,機(jī)械手,5. 液壓傳動技術(shù)的發(fā)展,

6、發(fā)展概況： 17世紀(jì)中葉靜壓原理 18世紀(jì)末英國第一臺水壓機(jī) 19世紀(jì)末德國液壓龍門刨床 20世紀(jì)30年代通用機(jī)床液壓傳動 20世紀(jì)60年代以來液壓技術(shù)得到很大的發(fā)展,5. 液壓傳動技術(shù)的發(fā)展,發(fā)展趨勢： 減少能耗、泄漏控制、污染控制、主動維護(hù) 液壓CAD技術(shù) 新材料新工藝的應(yīng)用 機(jī)電一體化,5. 液壓傳動技術(shù)的發(fā)展,我國的發(fā)展現(xiàn)狀： 機(jī)械工業(yè)振興發(fā)展的重點(diǎn)行業(yè)之一 門類比較齊全、有相當(dāng)競爭實(shí)力、初具生產(chǎn)規(guī)模的工業(yè)體系（液壓行業(yè)總產(chǎn)值是世界第六，氣動行業(yè)世界第十） 全國行業(yè)企業(yè)約1300多個，預(yù)計2019年需求總量突破150億元（農(nóng)業(yè)機(jī)械需求量將有很大增長；機(jī)床、塑料機(jī)械等的需求量有較大增長）

7、 液壓行業(yè)人均產(chǎn)值：美國（8萬人、10.6萬美元）日本（12.4萬人、19.7萬美元）中國（7.5萬人、0.45萬美元）,空穴現(xiàn)象,空穴現(xiàn)象：壓力低于空氣分離壓而產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象 危害：產(chǎn)生振動、噪音，腐蝕金屬表面 油液的空氣分離壓和飽和蒸氣壓： 空氣分離壓：空氣從油液中分離出來形成氣泡 飽和蒸氣壓：油液本身汽化 節(jié)流口處的空穴現(xiàn)象 氣泡的破滅產(chǎn)生沖擊、噪音、振動，局部高溫、高壓使金屬剝落，表面粗糙或海綿狀的小洞穴 減小空穴現(xiàn)象的措施 減小壓力差、正確的結(jié)構(gòu)參數(shù)、提高零件的抗氣蝕能力,液壓沖擊,現(xiàn)象：液體壓力在一瞬間突然升高產(chǎn)生很高的壓力峰值 危害：振動、噪音，溫度升高，元件損壞，產(chǎn)生誤動作 沖

8、擊產(chǎn)生的原因 液體突然停止運(yùn)動 工作部件突然制動或換向 元件的動作不夠靈敏,本章小結(jié),主要概念： 液壓傳動的定義，兩個工作特性 液壓系統(tǒng)的組成部分及其作用 液壓傳動的主要優(yōu)缺點(diǎn) 重點(diǎn)： 液壓傳動的工作原理，及什么是液壓傳動 液壓傳動的兩個工作特性 難點(diǎn)： 液壓傳動的兩個工作特性，尤其是壓力決定于負(fù)載。,第三節(jié) 液壓泵和液壓馬達(dá),液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理,齒輪泵和齒輪馬達(dá),葉片泵和葉片式馬達(dá),柱塞泵和柱塞式液壓馬達(dá),3.1 液壓泵概述,動力元件是指液壓系統(tǒng)的液壓泵和氣壓系統(tǒng)的氣源裝置。它們由電動機(jī)或柴油機(jī)驅(qū)動，把輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液或氣體的壓力能輸入到系統(tǒng)中去，為系統(tǒng)的工作提供動力。,一、液

9、壓泵和液壓馬達(dá)的基本工作原理,泵的分類,馬達(dá)的分類,一、液壓泵的基本工作原理,圖中為單柱塞泵的工作原理。凸輪由電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)。當(dāng)凸輪推動柱塞向上運(yùn)動時，柱塞和缸體形成的密封體積減小，油液從密封體積中擠出，經(jīng)單向閥排到需要的地方去。 當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)至曲線的下降 部位時，彈簧迫使柱塞向 下，形成一定真空度，油 箱中的油液在大氣壓力的 作用下進(jìn)入密封容積。凸 輪使柱塞不斷地升降，密 封容積周期性地減小和增 大，泵就不斷吸油和排油。 動畫演示3.1,（1）容積式泵必定有一個或若干個周期變化的密封容積。密封容積變小使油液被擠出，密封容積變大時形成一定真空度，油液通過吸油管被吸入。密封容積的變換量以及變化頻率

10、決定泵的流量。 （2）合適的配流裝置。不同形式泵的配流裝置雖然結(jié)構(gòu)形式不同，但所起作用相同，并且在容積式泵中是必不可少的。容積式泵排油的壓力決定于排油管道中油液所受到的負(fù)載。,容積式液壓泵的共同工作原理如下：,工作壓力是指泵的輸出壓力，其數(shù)值決定于外負(fù)載。如果負(fù)載是串聯(lián)的，泵的工作壓力是這些負(fù)載壓力之和；如果負(fù)載是并聯(lián)的，則泵的工作壓力決定于并聯(lián)負(fù)載中最小的負(fù)載壓力。 額定壓力是指根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果而推薦的可連續(xù)使用的最高壓力，他反映了泵的能力（一般為泵銘牌上所標(biāo)的壓力）。在額定壓力下運(yùn)行時，泵有足夠的流量輸出，并且能保證較高的效率和壽命。,1、壓力,二、液壓泵的主要性能參數(shù),表3.1壓力分級,最高

11、壓力比額定壓力稍高，可看作是泵的能力極限。一般不希望泵長期在最高壓力下運(yùn)行。,按結(jié)構(gòu)分：柱塞式、葉片式和齒輪式 按排量分：定量和變量 按調(diào)節(jié)方式分：手動式和自動式，自動 式又分限壓式、恒功率式、恒壓式和恒 流式等。 按自吸能力分：自吸式合非自吸式,三、液壓泵和液壓馬達(dá)的類型,液壓泵和液壓馬達(dá)的圖形符號,結(jié)束,3-4 齒輪泵和齒輪馬達(dá),一、概述,二、外嚙合齒輪泵工作原理,三、外嚙合齒輪泵的幾個問題,四、內(nèi)嚙合齒輪泵,五、齒輪馬達(dá),齒輪泵是液壓泵中結(jié)構(gòu)最簡單的一種泵，它的抗污染能力強(qiáng)，價格最便宜。但一般齒輪泵容積效率較低，軸承上不平衡力大，工作壓力不高。齒輪泵的另一個重要缺點(diǎn)是流量脈動大，運(yùn)行時噪

12、聲水平較高，在高壓下運(yùn)行時尤為突出。齒輪泵主要用于低壓或噪聲水平限制不嚴(yán)的場合。一般機(jī)械的潤滑泵以及非自吸式泵的輔助泵都采用齒輪泵。 從結(jié)構(gòu)上看齒輪泵可分為外嚙合和內(nèi)嚙合兩類，其中以外嚙合齒輪泵應(yīng)用更廣泛。,一、概述,二、外嚙合齒輪泵工作原理（動畫3-6）,外嚙合齒輪泵由一對完全相同的齒輪嚙合，由于1，產(chǎn)生上下 體積變化，這就 形成了吸油區(qū)和 壓油區(qū)。同時在 嚙合過程中嚙合 點(diǎn)沿嚙合線移動， 把這兩區(qū)分開， 起配流作用。,吸油,壓油,圖為外嚙合齒輪泵實(shí)物結(jié)構(gòu),3.2.3 齒輪泵的特點(diǎn),困油:封閉容積減小會使被困油液受擠而產(chǎn)生高壓，并從縫隙中流出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，軸承等機(jī)件也受到附加的不平衡負(fù)載作

13、用。封閉容積增大又會造成局部真空，使溶于油中的氣體分離出來，產(chǎn)生氣穴，引起噪聲、振動和氣蝕. 消除困油的方法:通常是在兩側(cè)端蓋上開卸荷槽，且偏向吸油腔,齒輪泵的困油現(xiàn)象及其消除方法,3.2.3 齒輪泵的特點(diǎn),徑向作用力不平衡: 減小徑向不平衡力的辦法:縮小壓油口,3.2.3 齒輪泵的特點(diǎn),泄漏: 1.通過齒輪嚙合處的間隙； 2.通過泵體內(nèi)孔和齒頂圓間的徑向間隙； 3.通過齒輪兩端面和端蓋間的端面間隙 結(jié)論:齒輪泵由于泄漏大和存在徑向不平衡力，因而限制了壓力的提高。為使齒輪泵能在高壓下工作，常采取的措施為： 減小徑向不平衡力， 提高軸與軸承的剛度， 同時對泄漏量最大的端面間隙采用自動補(bǔ)償裝置,齒

14、輪馬達(dá),齒輪馬達(dá)和齒輪泵的結(jié)構(gòu)基本一致，但齒輪馬達(dá)起動時是有負(fù)載的，而且需要它能正反方向旋轉(zhuǎn)，故其在結(jié)構(gòu)上和齒輪泵還是有差別的。主要特點(diǎn)是：進(jìn)出油口對稱布置，孔徑相同，以保證正反轉(zhuǎn)時性能相同；采用軸向間隙自動補(bǔ)償(液壓補(bǔ)償)的浮動側(cè)板時，必須適應(yīng)正反轉(zhuǎn)時都能正常工作的結(jié)構(gòu)要求；由于馬達(dá)回油有背壓，進(jìn)回油腔互相變化，所以需采用外泄漏油孔；為了減少馬達(dá)的摩擦損失，以改善起動性能，一般都采用滾動軸承。,3-3 葉片泵和葉片式馬達(dá),葉片泵有兩類：雙作用和單作用葉片泵，雙作用葉片泵是定量泵，單作用泵往往做成變量泵。,葉片泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、流量均勻、噪聲小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)， 因而被廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)中

15、。但它也存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜，吸油能力差，對油液污染比較敏感等缺點(diǎn)。,1、結(jié)構(gòu)和工作原理,一、雙作用葉片泵,圖中為雙作用葉片泵結(jié)構(gòu)。它主要由殼體1、7，轉(zhuǎn)子3，定子4，葉片5，配流盤2、6和主軸9等組成。,動畫3-3,雙作用葉片泵工作原理可由下圖說明。當(dāng)轉(zhuǎn)子3和葉片5一起按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，葉片緊貼在定子4的內(nèi)表面，把定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面和兩個配流盤形成的空間分割成八塊密封容積。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，每一塊密封容積會周期性地變大和縮小。一轉(zhuǎn) 內(nèi)密封容積變化兩個循環(huán)。 所以密封容積每轉(zhuǎn)內(nèi)吸油、 壓油兩次，稱為雙作用泵。 雙作用使流量增加一倍， 流量也相應(yīng)增加。,2、排量和流量,如圖所示，當(dāng)

16、不考慮葉片厚度時，雙作用葉片泵的排量為 V0=2（V1-V2)Z,Z為密封容腔的個數(shù)，V1和V2分別是完成吸油和壓油后封油區(qū)內(nèi)油液的體積。顯然,考慮到=2/Z，所以 式中，B一葉片的寬度，R、r 定子的長半徑和短半徑。,實(shí)際上葉片有一定厚度，葉片所占的空間減小了密封工作容腔的容積。因此轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)因葉片所占體積而造成的排量損失為 式中，s葉片厚度；葉片傾角。,因此，雙作用葉片泵的實(shí)際排量為 雙作用葉片泵的實(shí)際輸出流量為 式中，n葉片泵的轉(zhuǎn)速，pv葉片泵的容積效率。 葉片泵的流量脈動很小。理論研究表明，當(dāng)葉片數(shù)為4的倍數(shù)時流量脈動率最小，所以雙作用葉片泵的葉片數(shù)一般取12或16。,3、結(jié)構(gòu)上的若干特

17、點(diǎn),（1）保持葉片與定子內(nèi)表面接觸,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時保證葉片與定子內(nèi)表面接觸時泵正常工作的必要條件。前文已指出葉片靠旋轉(zhuǎn)時離心甩出，但在壓油區(qū)葉片頂部有壓力油作用，只靠離心力不能保證葉片與定子可靠接觸。為此，將壓力油也通至葉片底部。但這樣做在吸油區(qū)時葉片對定子的壓力又嫌過大，使定子吸油區(qū)過渡曲線部位磨損嚴(yán)重。減少葉片厚度可減少葉片底部的作用力，但受到葉片強(qiáng)度的限制，葉片不能過薄。這往往成為提高葉片泵工作壓力的障礙。在高壓葉片泵中采用各種結(jié)構(gòu)來減小葉片對定子的作用力。,（2）端面間隙,為了使轉(zhuǎn)子和葉片能自由旋轉(zhuǎn)，它們與配油盤二端面間應(yīng)保持一定間隙。但間隙也不能過大，過大時將使泵的內(nèi)泄漏增加，泵容積效率

18、降低。一般中、小規(guī)格的泵其端面間隙為0.020.04mm。,（3）定子曲線,這里指的是連接四段圓弧的過渡曲線。較早期的泵采用阿基米德螺線。 即 =r2+a 及 =r1-a 采用阿基米德螺線時，葉片徑向速度不變，不會引起泵流量脈動。,6.3.3柱塞泵和柱塞馬達(dá),1.軸向柱塞泵 柱塞泵及馬達(dá)是依靠每個柱塞在缸孔內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動時，由柱塞和缸孔組成的密封工作空間的容積變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的。由于其主要構(gòu)件是圓形的柱塞和柱塞孔，加工方便，容易實(shí)現(xiàn)較高精度的配合，因此具有密封性能好、泄漏小、容積效率高(最高可達(dá)98)、工作壓力大(可達(dá)35MPa)的特點(diǎn)，適用于高壓、大流量、大功率液壓系統(tǒng)中。因此常用于建筑工

19、程機(jī)械中。 按柱塞在缸體內(nèi)的排列方式不同柱塞泵及柱塞馬達(dá)可分為軸向柱塞泵、軸向柱塞馬達(dá)和徑向柱塞泵、徑向柱塞馬達(dá)。,軸向柱塞泵 它主要由驅(qū)動軸、柱塞、缸體、配流盤和斜盤等零件組成。奇數(shù)柱塞(一般為7個)平行于缸體軸心線，均勻分布在圓周上，斜盤法線和缸體軸心線間交角為)，。內(nèi)滑套6在彈簧5的作用下，通過壓板8使滑履9壓牢在斜盤10上，同時外滑套3使缸體4和配流盤2緊密接觸，并起密封作用。當(dāng)缸體和柱塞一起在驅(qū)動軸1的帶動下轉(zhuǎn)動時，由于斜盤和壓板的作用，迫使柱塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動，使柱塞和缸體所組成的密封容積不斷變化，通過配流盤的配油窗口進(jìn)行吸油和壓油。,2.徑向柱塞泵和柱塞馬達(dá),徑向柱塞泵和徑向柱塞馬達(dá)的柱塞均按照垂直于傳動軸來布置。,曲軸1通過滾動軸承支承在泵殼5上，柱塞6用銷子4和連桿2鉸接，連桿用對開的連接環(huán)3夾持在曲軸的偏心軸頸上，泵殼5上固定有缸體7和閥體8，閥體上相應(yīng)在每個柱塞油腔各裝兩個吸油單向閥9和一個排油單向閥11。當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時，油從吸油口吸入，經(jīng)單向閥9進(jìn)入柱塞油腔，然后經(jīng)單向閥11和高壓油道排出。,6.